[0001] La présente invention concerne un dispositif à écran tactile, qui affiche des organes
de commande ou de contrôle virtuels à activation tactile, et est doté d'une manette
de sélection multi positions permettant le changement de l'image affichée sur l'écran.
La surface de ce dernier est par ailleurs munie de moyens pour la détection d'un contact
et de l'emplacement de ce contact.
[0002] L'invention concerne par conséquent un écran reconfigurable sur lequel s'affiche,
selon une arborescence classique en menus et sous-menus, des icones d'organes de contrôle
et de commande d'équipements auxquels le dispositif de l'invention est connecté.
[0003] L'un des domaines d'application préférentiel de l'invention est l'automobile, secteur
dans lequel l'augmentation rapide du nombre d'équipements embarqués dont la gestion
est dévolue aux usagers suscite la création de systèmes de contrôle de plus en plus
sophistiqués.
[0004] Ainsi, l'emploi de panneaux permettant un contrôle visuel d'un nombre croissant d'instruments
présents à bord des véhicules se généralise. Ces panneaux permettent eux-mêmes la
gestion d'un nombre de plus en plus important de fonctions ou de groupes de fonctions,
impliquant la visualisation de leur état instantané et des possibilités offertes pour
leur modulation ou changements d'état, au gré des utilisateurs.
[0005] Jusqu'ici, les panneaux de contrôle présentant un écran reconfigurable sont dans
la plupart des cas réalisés à partir de technologies basées sur l'emploi de cristaux
liquides, l'aspect commande tactile étant généralement mis en oeuvre au moyen d'un
film capacitif recouvrant l'écran.
[0006] Cette technologie présente cependant un certain nombre des limitations, dont le coût
élevé n'est pas la moindre.
[0007] Par ailleurs, l'utilisation d'écrans à cristaux liquides impose une géométrie plane
de l'écran, alors qu'il serait souhaitable, du fait de la généralisation de ce type
de dispositif de contrôle et de commande, de disposer d'une liberté de forme facilitant
notamment l'ergonomie et l'implantation des dispositifs.
[0008] Enfin, cette technologie présente des limites également dans les possibilités de
rendre plus compacts les dispositifs qui en sont issus, les rendant dès lors moins
attrayants dans la perspective de l'optimisation de l'espace à l'intérieur des habitacles
des véhicules.
[0009] La présente invention remédie à ces inconvénients en proposant notamment une solution
économiquement bien plus favorable, ouvrant par ailleurs et de façon simple la possibilité
de concevoir des configurations compactes, avec une grande liberté dans le traitement
des formes et volumes.
[0010] Pour remplir ces objectifs, et d'autres qui apparaîtront dans la suite du texte,
le dispositif à écran tactile de l'invention se caractérise à titre essentiel en ce
que l'image est obtenue sur l'écran par diffraction d'un premier faisceau laser sur
un support diffractif mobile, doté de secteurs présentant chacun le codage d'une image
à projeter sur l'écran, et dont le déplacement est commandé par la manette de sélection
selon plusieurs positions discrètes permettant l'interférence d'un secteur avec le
faisceau laser.
[0011] Le système de l'invention est donc basé sur une technologie diffractive, qui permet
l'encodage de multiples images sur un même support par exemple plastique. Cette technologie
est bien connue, bien maîtrisée et peu onéreuse, notamment parce que la duplication
de tels supports plastiques est réalisable de manière simple et répétitive par des
techniques conventionnelles comme le moulage par injection ou par embossage.
[0012] L'avantage prépondérant offert par une technologie diffractive réside dans la nature
permanente et stable du signal diffracté dans l'espace, ne nécessitant en particulier
aucune optique de mise au point de l'image, d'où par exemple la possibilité d'utiliser
des écrans courbes etc.., et plus généralement la liberté conférée au concepteur dans
la recherche de configurations adaptées aux applications automobiles.
[0013] De préférence, l'écran est éteint en l'absence de manipulation de l'organe de commande
mécanique. Un contact, par exemple une simple pression, permet l'affichage d'un premier
message de bienvenue. Ensuite, selon les déplacements conférés à la manette, et donc
la position qui lui est donnée, l'écran se reconfigure par affichage d'images différentes.
[0014] Selon une possibilité, la manette de commande peut consister en une molette rotative
entrainant un arbre auquel est solidarisé un disque formant le support diffractif.
Le support diffractif est, dans cette hypothèse, mécaniquement relié à la molette,
et toute action sur cette dernière entraine un changement de position dudit support.
[0015] Plus précisément, et selon une configuration plus complète, la molette peut être
placée en bordure de l'écran placé au niveau de la façade du boîtier du dispositif,
et l'arbre peut dans ce cas être orienté perpendiculairement au dit écran et au support
diffractif, parallèlement au premier faisceau laser dont l'émetteur est placé au voisinage
de ladite façade. Le signal diffracté par le support diffractif est alors envoyé vers
une surface réfléchissante placée au voisinage du fond du boîtier et orientée pour
réfléchir ledit signal en direction de l'écran.
[0016] Cette configuration compacte peut être installée en divers endroits du véhicule,
par exemple sur le tableau de bord entre le conducteur du véhicule et le passager
avant.
[0017] La molette et l'arbre qui lui est solidarisé peuvent être déplaçables dans plusieurs
directions radiales, formant ainsi une manette de type joystick, chaque position radiale
du joystick pouvant alors fournir une information redondante avec une information
résultant de l'activation d'un organe de commande ou de contrôle virtuel de l'image
affichée sur l'écran, image qui correspond à la position angulaire de la molette.
[0018] L'idée est que, pour des raisons de sécurité, l'utilisateur ne soit pas nécessairement
obligé de regarder l'écran pour procéder à une commande ou à un contrôle via un organe
virtuel, mais puisse au lieu de cela simplement exercer une action mécanique sur le
joystick.
[0019] Par ailleurs, de préférence, le dispositif à écran tactile de l'invention peut comporter
un capteur de position optique apte à mesurer la position du support diffractif et
constitué d'une source de lumière émettant un second faisceau laser interférant avec
des zones du support diffractif distinctes de celles qui interfèrent avec le premier
faisceau laser, lesdites zones comprenant des cellules de codage de la position du
support diffractif, le signal diffracté étant détecté en aval du support par un dispositif
de détection connu en soi. Il peut par exemple s'agir d'une succession de cellules
de détection placées dans la portée du signal diffracté.
[0020] Ce capteur de position donne une information précise sur la position du support diffractif,
constituant une confirmation de l'information le cas échéant donnée par la position
du joystick ou plus généralement de la manette de sélection mécanique.
[0021] Dans cette hypothèse, les cellules de codage du support diffractif peuvent être constituées
d'hologrammes générés par ordinateur et qui génèrent sur le dispositif de détection
un signal diffracté numérique, qui se présente sous forme d'un code binaire constitué
d'une pluralité de taches lumineuses allumées ou éteintes émises par chaque cellule
de codage, indiquant la position du support diffractif.
[0022] L'intérêt d'un code binaire numérique est multiple : à titre essentiel, il facilite
la détection du code et rend le traitement du signal plus rapide.
[0023] Selon une possibilité, la surface apte à détecter un contact en vue de reconnaître
la zone de l'écran touchée, et donc l'organe de contrôle ou de commande virtuel activé,
est une dalle tactile constituée de capteurs de surface capacitifs.
[0024] Alternativement, cette surface peut être balayée par un système radar émettant en
permanence un signal sous forme d'une nappe infrarouge. Dans ce dernier cas, de préférence,
le système radar à infrarouge est placé au voisinage d'une bordure de l'écran, sur
la façade du boîtier, n'altérant dès lors pas la compacité de l'ensemble du système.
[0025] La mesure de l'emplacement de l'organe de commande ou de contrôle virtuel activé
sur l'écran s'effectue dans ce cas soit par mesure du temps de propagation des rayons
incidents et réfléchis, soit par mesure de leur angle par rapport au "capteur" source
de la nappe infrarouge.
[0026] Ces moyens de mesure doivent effectuer une mise en correspondance bijective d'un
secteur de la surface externe de l'écran d'une part et d'une commande ou d'un contrôle
à effectuer d'autre part. C'est la raison pour laquelle la disposition réelle des
icones des commandes virtuelles est prévue selon le moyen de mesure choisi.
[0027] Ainsi, s'il s'agit d'une mesure de l'angle, aucune des zones comportant un organe
de commande ou de contrôle virtuel ne doit avoir le même angle par rapport à la source
du rayonnement infrarouge. Dans l'hypothèse d'une mesure du temps, chaque organe virtuel
doit être prévu à une distance différente de ladite source.
[0028] Le dispositif de l'invention comporte enfin une unité électronique de traitement
et de contrôle des informations en provenance de la dalle capacitive ou de la nappe
infrarouge d'une part, du joystick d'autre part, ainsi que du dispositif de détection
du capteur de position optique du support diffractif s'il existe.
[0029] En d'autres termes, cette unité gère à titre principal deux types d'informations
: en premier lieu, l'image affichée à l'écran, qui correspond à la position à la fois
du joystick et du support diffractif, et en second lieu le secteur activé sur ledit
écran par l'utilisateur, cette dernière information étant fournie par la dalle capacitive
ou la nappe infrarouge.
[0030] Parmi les multiples avantages du dispositif de l'invention, il est à noter qu'il
ne nécessite qu'un traitement électronique extrêmement simplifié, qui ne gère en réalité
à titre principal que des tableaux à deux colonnes mettant en correspondance une position
(joystick, support diffractif, doigt sur l'écran) et une information (affichage d'image,
action) lui correspondant bijectivement.
[0031] L'invention va à présent être décrite plus en détail, en référence aux figures annexées,
pour lesquelles :
- la figure 1 représente en coupe schématique un dispositif à écran tactile selon la
présente invention ;
- la figure 2 montre un schéma synoptique simplifié du système de l'invention, reprenant
les fonctions organisées par les composants de la configuration de la figure 1 ;
- la figure 3 est une représentation simplifiée de la façade d'un dispositif selon l'invention
dans un premier état de la manette de sélection, dans une configuration à radar infrarouge
; et
- la figure 4 reprend les éléments de la figure 3, montrant un second positionnement
de la manette, pour une configuration à dalle capacitive.
[0032] En référence à la figure 1, le joystick (1) communique - via un arbre (2) - des déplacements
tels que symbolisés au-dessus de la manette (1) à un support diffractif (3) disposé
dans un boîtier (B).
[0033] Une source de lumière, en l'espèce une diode laser (4), émet un faisceau à destination
du support diffractif (3) en vue de la génération d'un signal diffracté (5) émis en
direction d'un composant réfléchissant (6) qui renvoie ledit signal vers un écran
(7) placé au niveau de la façade du boîtier (B).
[0034] Selon la position du support diffractif (3), et donc du secteur codé dudit support
(3) qui interfère avec le rayon laser émis par la diode (4), l'image apparaissant
sur l'écran (7) change.
[0035] La simplicité du dispositif résulte de l'utilisation d'une technologie diffractive
: le signal diffracté bénéficie d'une grande stabilité dans l'espace, et ne nécessite
pas de mise au point particulière. D'où l'utilisation d'un simple composant réfléchissant
(6), ou la possibilité d'utilisation d'un écran recourbé, etc...
[0036] Le lien mécanique réalisé par l'arbre (2) permet une mise en correspondance biunivoque
entre la position de la manette ou joystick (1) d'une part et celle du support diffractif
(3) d'autre part, associant une unique image sur l'écran (7) à chaque position du
joystick (1).
[0037] Un dispositif additionnel comportant une diode (8) émettant un second rayonnement
laser à destination du support diffractif (3), et comportant par ailleurs un dispositif
de détection (9), confirme le positionnement dudit support (3). Il s'agit d'un capteur
de position optique traditionnel, fonctionnant par conséquent sans contact, comprenant
des cellules de codage disposées sur le support diffractif (3), par exemple des hologrammes
générés par ordinateur, qui interfèrent avec le faisceau émis par la diode (8) en
vue de générer un signal diffracté sous forme d'un code optique numérique dont la
lecture sur le dispositif de détection (9) permet également d'associer de manière
unique un positionnement du support (3) au code détecté. Le code est ensuite traité,
via la liaison (10), par une unité électronique de traitement (11) qui associe à chaque
code - via un tableau à deux dimensions - un positionnement unique du support (3),
et donc une unique image projetable sur l'écran (7).
[0038] Un radar ou capteur (12) émet un signal sous forme d'une nappe infrarouge qui balaye
la surface de l'écran (7), et permet le repérage de la position du doigt d'un utilisateur
mis au contact d'une zone de l'écran couverte par le balayage.
[0039] L'analyse de cette position, effectuée comme mentionnée ci-dessus par mesure angulaire
ou de temps, permet de savoir quelle partie de l'image est touchée, et par conséquent
quelle action l'utilisateur a voulu effectuer. Le signal permettant ce traitement
est envoyé via une liaison (13) à l'unité électronique (11).
[0040] Le fonctionnement de l'ensemble est symbolisé en figure 2 : une action sur l'écran
détectée par le capteur (12), basé sur une technologie à infrarouge dans l'hypothèse
prévue dans la figure 1 mais qui peut également être une dalle à technologie capacitive,
génère un signal qui est envoyé vers l'unité électronique (11).
[0041] Le support diffractif (3) reçoit des informations de la part de trois sources : en
premier lieu, d'un premier faisceau laser émis par la diode (4), permettant la création
sur l'écran (7) d'une image visible par l'utilisateur. En second lieu, d'un second
faisceau laser issu de la diode (8), permettant la mesure précise du positionnement
du support (3) et transmis via la connexion (10) à l'unité électronique (11). Enfin,
du joystick (1), dont la position est mécaniquement transmise par l'arbre (2), et
qui donne lieu - par exemple par la connaissance de l'image projetée - à une information
sur le positionnement dudit joystick (1).
[0042] La configuration des figures 3 et 4 est simplifiée dans la mesure où le joystick
(1) prend ici la forme d'une molette purement rotative.
[0043] Dans la configuration de la figure 3, cette molette (1) est représentée dans une
première position, faisant correspondre le premier faisceau laser issu de la diode
(4) à un secteur particulier du support (3) donnant naissance à une première image
visualisable sur l'écran (7). Celle-ci est symbolisée par la représentation de "menu
1" sur la figure 3. L'image telle que représentée sur l'écran (7) est codée sur une
partie du disque schématiquement référencé (14) et qui contient une succession d'un
nombre n de secteurs codés correspondant au nombre n d'images à projeter. En l'espèce,
la configuration représentée est rotative, et le support diffractif (3) est présenté
sous forme d'un disque. En périphérie de la zone (14), une zone annulaire (15) permet
le codage du positionnement précis du disque (3), détecté à l'aide du second faisceau
laser émis par la diode (8) et qui interfère avec la zone annulaire (15). Celle-ci
comprend typiquement une succession de cellules de codage de la position, correspondant
également au nombre d'images et donc au nombre de positions discrètes que peut prendre
la molette (1).
[0044] Le capteur (12) représenté en figure 3 utilise une technologie infrarouge et fonctionne
comme expliqué auparavant, à la manière d'un radar émettant une nappe qui balaye une
partie de la surface de l'écran. Celle-ci apparaît sous une forme triangulaire référencée
(16), ou plus précisément sous la forme d'un secteur angulaire.
[0045] La figure 4 représente le même dispositif dans une position différente de la molette
(1), faisant apparaître une autre image sur l'écran (7) (représenté par l'affichage
de "menu 2").
[0046] Dans l'hypothèse de la figure 4, en l'absence d'un "radar" à infrarouge (12), la
gestion des contacts entre le doigt de l'utilisateur et les zones comportant les organes
de commande et de contrôle virtuels s'effectue à l'aide d'une dalle capacitive (non
représentée). Dans les deux cas, la détermination de la position du doigt, et donc
de la commande virtuelle actionnée, s'effectue par des techniques connues en soi.
[0047] D'autres variantes, qui ne sont pas explicitement décrites en référence aux figures
pourraient être mises en oeuvre. Ainsi en va-t-il par exemple d'une manette (1) fonctionnant
à la manière d'un joystick, c'est-à-dire ayant plus de degrés de liberté que la molette
représentée aux figures 3 et 4. Par ailleurs, le support diffractif (3) n'est pas
nécessairement un disque. D'autres variantes de formes de ces types sont envisageables.
1. Dispositif à écran (7) tactile muni d'une manette de sélection (1) mécanique multi
positions dont l'activation permet le changement d'une image affichée sur l'écran
(7), laquelle comporte des organes de commandes ou de contrôle virtuels à activation
tactile, l'écran (7) étant muni de moyens (12) pour la détection sur sa surface d'un
contact et de l'emplacement de ce contact, caractérisé en ce que l'image est obtenue sur l'écran (7) par diffraction d'un premier faisceau laser sur
un support diffractif (3) mobile, doté de secteurs présentant chacun le codage d'une
image à projeter sur l'écran (7), et dont le déplacement est commandé par la manette
de sélection (1) selon plusieurs positions discrètes permettant l'interférence d'un
secteur avec le faisceau laser.
2. Dispositif à écran tactile selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la manette de sélection consiste en une molette (1) rotative entrainant un arbre
(2) auquel est solidarisé un disque (3) formant le support diffractif.
3. Dispositif à écran tactile selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la molette (1) est placée en bordure de l'écran (7) placé au niveau de la façade
du boîtier (B) du dispositif, l'arbre (2) étant orienté perpendiculairement au dit
écran (7) et au support diffractif (3), parallèlement au premier faisceau laser dont
l'émetteur (4) est placé au voisinage de ladite façade, le signal diffracté (5) par
le support diffractif (3) étant envoyé vers une surface réfléchissante (6) placée
au voisinage du fond du boîtier (B) et orientée pour réfléchir ledit signal (5) en
direction de l'écran (7).
4. Dispositif à écran tactile selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la molette (1) et l'arbre (2) qui lui est solidarisé sont déplaçables dans plusieurs
directions radiales, formant ainsi une manette de type joystick (1), chaque position
radiale du joystick fournissant une information redondante avec une information résultant
de l'activation d'un organe de commande ou de contrôle virtuel affiché sur l'écran
(7) correspondant à la position angulaire de la molette (1).
5. Dispositif à écran tactile selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de position optique apte à mesurer la position du support diffractif
(3) et constitué d'une source de lumière (8) émettant un second faisceau laser interférant
avec des zones du support diffractif (3) distinctes de celles qui interfèrent avec
le premier faisceau laser, lesdites zones comprenant des cellules de codage de la
position du support diffractif (3), le signal diffracté étant détecté par un dispositif
de détection (9).
6. Dispositif à écran tactile selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les cellules de codage sont constituées par des hologrammes générés par ordinateur
et qui génèrent sur le dispositif de détection un signal diffractif numérique se présentant
sous forme d'un code binaire constitué d'une pluralité de taches lumineuses allumées
ou éteintes émises par chaque cellule de codage, indiquant la position du support
diffractif (3).
7. Dispositif à écran tactile selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface apte à détecter un contact en vue de reconnaître la zone de l'écran touchée
et donc l'organe de contrôle ou de commande virtuel activé, est une dalle tactile
constituée de capteurs de surface capacitifs.
8. Dispositif à écran tactile selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la surface apte à détecter un contact en vue de reconnaître la partie d'écran et
donc l'organe de contrôle ou de commande virtuel activé est balayée par un système
radar (12) émettant en permanence un signal sous forme d'une nappe infrarouge (16).
9. Dispositif à écran tactile selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que le système radar (12) à infrarouge est placé au voisinage d'une bordure de l'écran
(7), sur la façade du boîtier (B) du dispositif.
10. Dispositif à écran tactile selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que la mesure de l'emplacement de l'organe de commande ou de contrôle virtuel activé
sur l'écran s'effectue soit par mesure du temps de propagation des rayons incidents
et réfléchis, soit par mesure de leur angle par rapport à la source (12) de la nappe
infrarouge.
11. Dispositif à écran tactile selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comporte une unité électronique (11) de traitement et de contrôle des informations
en provenance de la dalle capacitive ou de la nappe infrarouge, du joystick (1) ainsi
que du dispositif de détection (9) du capteur de position du support diffractif (3).
12. Dispositif à écran tactile selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'écran (7) est éteint en l'absence de manipulation de l'organe de sélection (1)
mécanique.